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北京2017年化工工程师公共基础：溶剂脱沥青试题

?一、引言

溶剂脱沥青是石油加工中的一项重要工艺，它对于提高石油产品质量、合理利用石油资源具有重要意义。在北京2017年化工工程师公共基础考试中，溶剂脱沥青相关试题涵盖了该工艺的基本原理、工艺流程、操作条件、设备选型以及相关计算等多个方面，旨在考查考生对这一化工单元操作的掌握程度。

二、溶剂脱沥青基本原理

溶剂脱沥青是利用萃取的原理，以丙烷、丁烷等轻质烃类为溶剂，将减压渣油中的沥青质、胶质等大分子物质溶解，而留下相对分子质量较小的饱和烃和轻质芳烃等作为脱沥青油。

（一）溶解度特性

溶剂对减压渣油中不同组分的溶解度不同。一般来说，沥青质在溶剂中的溶解度最小，随着溶剂比例的增加，沥青质逐渐沉淀出来，从而实现与脱沥青油的分离。胶质的溶解度相对较大，但在一定条件下也会部分沉淀。而饱和烃和轻质芳烃在溶剂中的溶解度较大，成为脱沥青油的主要成分。

（二）相平衡关系

溶剂脱沥青过程涉及气液平衡和液液平衡。在操作过程中，溶剂与减压渣油混合形成液相，在一定温度和压力下，液相中的部分溶剂会挥发形成气相。同时，液相中的各组分根据其溶解度差异进行分离，形成富沥青相和富脱沥青油相。通过控制温度、压力和溶剂比等条件，可以调节相平衡关系，达到最佳的分离效果。

三、工艺流程

（一）原料预处理

减压渣油在进入溶剂脱沥青装置之前，通常需要进行预处理。预处理的目的是去除原料中的杂质，如固体颗粒、水分等，以保证后续工艺的正常运行。常见的预处理方法包括过滤、沉降、脱水等。

（二）萃取过程

1.混合：将经过预处理的减压渣油与溶剂按一定比例在混合器中充分混合。混合的目的是使溶剂与渣油中的各组分充分接触，促进溶解过程的进行。混合方式可以采用搅拌、泵循环等。

2.沉降分离：混合后的物料进入沉降器，在沉降器中，由于重力作用，富沥青相和富脱沥青油相逐渐分层。沉降时间的长短对分离效果有重要影响，一般需要根据实际情况进行优化。

3.回收溶剂：分离得到的富脱沥青油相和富沥青相中都含有一定量的溶剂，需要进行溶剂回收。溶剂回收通常采用蒸发、蒸馏等方法，将溶剂从液相中分离出来，循环使用。

（三）产品后处理

1.脱沥青油的精制：脱沥青油中可能还含有少量的胶质、沥青质等杂质，需要进一步精制。精制方法包括加氢精制、白土精制等，以提高脱沥青油的质量。

2.沥青的处理：得到的沥青可以根据其用途进行进一步处理，如氧化、调和等，以满足不同的市场需求。

四、操作条件

（一）温度

温度对溶剂脱沥青过程有重要影响。较高的温度有利于提高溶剂的溶解能力，使更多的渣油组分溶解在溶剂中，从而提高脱沥青油的收率。但温度过高会导致溶剂挥发损失增加，同时也可能引起沥青质的热分解，影响产品质量。一般来说，操作温度控制在[X]℃左右。

（二）压力

压力主要影响溶剂的沸点和溶解性能。适当提高压力可以使溶剂在较高温度下仍保持液相状态，有利于萃取过程的进行。同时，压力也会影响气液平衡和液液平衡关系。操作压力通常控制在[X]MPa左右。

（三）溶剂比

溶剂比是指溶剂与减压渣油的质量比。溶剂比的大小直接影响脱沥青油的收率和质量。增大溶剂比可以提高脱沥青油的收率，但会增加溶剂回收的能耗和成本。合适的溶剂比需要根据原料性质和产品要求进行优化，一般在[X]左右。

（四）其他操作条件

此外，还需要控制进料流量、混合时间、沉降时间等操作条件，以保证溶剂脱沥青过程的稳定运行和良好的分离效果。

五、设备选型

（一）混合器

常用的混合器有搅拌釜式混合器、静态混合器等。搅拌釜式混合器通过搅拌装置使溶剂与减压渣油充分混合，混合效果较好，但能耗较高。静态混合器结构简单，混合效果也能满足要求，且能耗较低，在实际生产中应用较为广泛。

（二）沉降器

沉降器是实现富沥青相和富脱沥青油相分离的关键设备。沉降器的类型有多种，如重力沉降器、离心沉降器等。重力沉降器结构简单，操作方便，但占地面积较大，分离效率相对较低。离心沉降器利用离心力加速沉降过程，分离效率较高，但设备投资和运行成本较高。

（三）溶剂回收设备

溶剂回收设备主要包括蒸发器、蒸馏塔等。蒸发器用于将液相中的溶剂蒸发出来，蒸馏塔则进一步将蒸发出来的溶剂进行精馏，得到纯度较高的回收溶剂。

（四）其他设备

根据工艺流程的需要，还可能需要过滤器、泵、换热器等设备，以保证整个装置的正常运行。

六、相关计算

（一）物料衡算

物料衡算是溶剂脱沥青工艺计算的基础。通过物料衡算可以确定进料、出